DNA結合およびヒトアプリシン/アピリミジン性エンドヌクレアーゼのDNA結合と触媒に対するモノとダイバルの金属イオンの効果1

ここでは、停止流蛍光技術を使用して、ヒトのアプリニック/アピリミジン性エンドヌクレアーゼ1（APE1）およびその相互作用のコースにおけるABASIC部位を含むDNAの立体構造遷移の比較運動分析を実施しました。DNA結合および触媒段階に対するモノベント（K（+））および二価（Mg（2+）、Mn（2+）、Ca（2+）、Zn（2+）、Ni（2+））金属イオンの効果が研究されました。基質結合の最初のステップ（一次酵素 - 副錯体複合体の形成に対応する）は、濃度（0.05〜5.0 mm）または二価金属イオンの性質に依存しないことが示されました。対照的に、最初のDNA結合効率は、単独のK（+）イオンの高濃度（5-250 mm）で大幅に低下し、この段階での静電相互作用の関与を示しています。また、Cu（2+）イオンは、おそらく、DNA塩基と糖リン酸骨格との強い相互作用のために、APE1のDNA結合能力を廃止することも示されました。Ca（2+）イオンの場合、APE1の触媒活性は、結合電位の保持により完全に失われました。したがって、APE1の酵素活性は、Zn（2+）<Ni（2+）<Mn（2+）<Mg（2+）<Ni（2+）<Ni（2+）<Ni（2+）で増加します。APE1とDNAの間の接触面積の循環のスペクトルと計算により、Mg（2+）イオンがタンパク質構造と酵素 - 基質複合体を安定化することが明らかになりました。

Here, we used stopped-flow fluorescence techniques to conduct a comparative kinetic analysis of the conformational transitions in human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 (APE1) and in DNA containing an abasic site in the course of their interaction. Effects of monovalent (K(+)) and divalent (Mg(2+), Mn(2+), Ca(2+), Zn(2+), Cu(2+), and Ni(2+)) metal ions on DNA binding and catalytic stages were studied. It was shown that the first step of substrate binding (corresponding to formation of a primary enzyme-substrate complex) does not depend on the concentration (0.05-5.0 mM) or the nature of divalent metal ions. In contrast, the initial DNA binding efficiency significantly decreased at a high concentration (5-250 mM) of monovalent K(+) ions, indicating the involvement of electrostatic interactions in this stage. It was also shown that Cu(2+) ions abrogated the DNA binding ability of APE1, possibly, due to a strong interaction with DNA bases and the sugar-phosphate backbone. In the case of Ca(2+) ions, the catalytic activity of APE1 was lost completely with retention of binding potential. Thus, the enzymatic activity of APE1 is increased in the order Zn(2+) < Ni(2+) < Mn(2+) < Mg(2+). Circular dichroism spectra and calculation of the contact area between APE1 and DNA reveal that Mg(2+) ions stabilize the protein structure and the enzyme-substrate complex.